真空泵是一种用于排空容器、管路和其他设备的机械设备,控制、改变容器和管内气体压力状态的实验仪器。一般而言,真空泵的真空度取决于用户所需的实验条件和实验器具的性能水平。但通常情况下,真空度应该大于10^-3Pa,此数值视实验项目需求而定。
实验领域中,真空泵的工作原理很简单:通过创造一定的条件(比如形成真空),进而在实验过程中去掉它所在环境的气体,并以此获得更好的实验数据。根据深度依次排列,真空泵的种类大致分成机械泵、扩散泵、分子泵、离子泵、涡流泵等。对于每个操作阶段,有各自不同的适用条件和实际操作方法。
机械泵是工业领域中和实验室用的比较广泛的泵类,其工作介质为高压空气,因此需要持续地注入润滑油使得机械泵内部在工作时没有过大的磨损。机械泵的优点是成本低廉,易于维护,而真空度一般在10^-3-10^-5Pa之间。
扩散泵是真空质谱、真空技术等领域,喜欢使用的一种较高真空度的泵.它工作介质较为特殊,利用可以扩散的金属蒸汽压力生成强制对流,这样可以把气体固定在容器壁内,进而将空气排空的物理效果。扩散泵有一定的工艺技术要求,因此在实验过程中将扩散泵连接到真空管内时,也需要在连接口处采取一些措施。
分子泵是实验用的高真空泵,可以产生比稍低的真空度还更低的真空环境。分子泵相对来说比较复杂,使用时需要注意控制高温、频繁注油更新,一般来说,能有1*10^-7Pa量级的真空度。
离子泵是一种兼具高真空度和强大排气性能的真空泵之一,可以生成1×10^-11至1×10^-8Pa的高真空度。离子泵通过对气体的静电场和磁力场控制,使气体离子在导致真空的电极领域中自由游走,从而加速漂移,并重新组合成固体物质。
涡流泵是一种排气量大、压缩比低和荒野面积大的真空泵,因此在高真空度下,其压缩比应该比较高。涡流泵具有操作简便、节能、高安全性等优点,但其真空度一般从毫帕到珍珠胡考,所以涡流泵更适合被用来除除富氧,二氧化碳等一些固态颗粒。
在实验室中,真空泵的使用很多时候是固定用户实验需求而导致的,如当前实验需要的真空度为10^-4Pa,那么实验器具须要使用那么一种交给这个真空度范围内的真空泵;在实际工程领域中,用于生产和物流的真空泵系统方面,其真空度也不同,我们可以根据不同领域的特点来选取泵类和控制逻辑。